Human Genetics Concepts and Applications Tenth Edition RICKI LEWIS Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display PowerPoint ® Lecture Outlines Prepared by Johnny El-Rady, University of South Florida 1 Overview of Genetics Biol Genética Humana Capítulo 1 – Repaso de Genética UPR – Aguadilla JA Cardé, PhD

2 Objetivos Definir Genética y Genética Humana Repasar conceptos básicos de Genética Conocer aplicaciones de la Genética Repasar momentos claves en la historia de la Genética

3 Genética vs Genética Humana Estudio de la herencia – mecanismos hereditarios y sus variaciones – según se manifiesta en seres humanos. Incluye campos que se solapan entre si: genética, citogenética, genética molecular, genética bioquímica, genomas, genética del desarrollo, genética clínica, genética de poblaciones y consejería genética. Contesta preguntas sobre la naturaleza humana, entender enfermedades, desarrollar tratamientos efectivos para enfermedades, en fin comprender la genética en la vida humana.(Wikipedia-

4 Genética Humana Estudio de la herencia según se manifiesta en seres humanos. Es mas sobre las variaciones que sobre nuestras enfermedades, mas sobre lo común que sobre lo raro La explicación antes era media oscura sobre conjuntos raros de síntomas, ahora es tema de conversación diaria Sirve de base de la ciencia médica Antes se hablaba de un gen para esto o aquello Hoy sabemos que varios los genes que interactúan entre si y con el ambiente para rasgos y condiciones (epigenesis)

5 Genética: Momentos Históricos Guisantes de jardín – Gregor Mendel, 1880s Estructura del DNA – Watson, Crick, Wilkins, Franklin, 1950s Proyecto del Genoma Humano – NIH, DOE, Celera Corporation, 1990s-2000s

6 Genetica - Estudio de rasgos heredados y sus variaciones - Es una biología que no debe confunfirse con generalogía - Es una ciencia de conocimientos de gran impacto social Figure 1.1

7 Genes Contienen instrucciones para la síntesis de proteínas Compuestos de DNA Rasgos resultan de la interacción entre los genes y el ambiente Figure 1.1

8 El Genoma Set completo de la información genética de un organismo Incluye todos los genes presentes en un organismo - Codificantes o no codificante Genomica Campo que analiza y compara genomas de diferentes especies

9 Niveles de la Genética Figure 1.2

10 Acido Deoxiribonucleico (DNA) Polimero de doble hebra, cadena de nucle nucleótidos Nucleótidos de DNA compuestos por: - Fosfato - Azcuar: Deoxiribose - Base:Adenina AGuanina G Timina TCitosina C La secuencias de bases codifican para un polímero de AAs

11 Reading1.1, Figure 1 Box, Figure 1 Hélicoidal Doble hebra Antiparalela 5P  3OH Complementaria A=T, C=G

12 Acido Ribonucleico (RNA) Polímero de ribonucleótidos de una sola hebra Compuestos por - Fosfate - Azucar: Ribosa - Base:Adenina AGuanina G Uracilo U Citosina C Varios tipos de RNA Usa la información en el FNA para la síntesis de proteínas.

13 Reading 1.1, Figure 2 Box, Figure 2 Dogma Central Lenguaje de la Vida

14 El Genoma Humano Solo el 1.5% de nuestro DNA codifica para proteínas - Unos 20,000 genes estructurales 98.5% del DNA codifica secuencias altamente repetitivas de funciones desconocidas OMIM – Online Mendelian Inheritance in Man Base de datos para genes que se saben se asocian a enfermedades Proteómica: estudia todas las proteínas sintetizadas en la célula

15 Genes Genes- fragmentos de DNA con instrucciones Alelos- formas alternas de un gen – Surgen por mutaciones Mutaciones en gametos son heredables entre generaciones Pueden ser positivas, negativas, or neutrales

16 Variaciones Polimorfismos: múltiples variaciones en una secuencia de DNA presentes en 1% de la población Polimorfismos de un sólo nucleótido (SNPs) Lugares donde difieren los individuos en una sola base - causan enfermedades - usados como marcadores genéticos

17 Variaciones Estudios de associación a lo largo del genoma (GWAS) Estudios que rastrean patrones de SNP entre individuos que comparte un rasgo o desorden particular (organismal) Medidas de perfil de expresión genética Mide que genes estan mas o menos activos en algun tipo de celula en particular (celular)

18 Cromosomas Compuestos de cromatina: - DNA y proteínas Localizados en el núcleo de la célula Células somáticas humanas: - 22 pares autosomales - Un par sexual - Feminas: dos X - Varones: un X un Y

19 Figure 1.2 Cariotipos Gráfica mostrando los pares de cromosomas orgnizados de mayor a menor Figure 1.2

20 Table 1.1

21 Células Unos trillones de células en cuerpo humano - todas nucleadas y PLT contienen el mismo genoma excepto RBCs Diferenciación característica de los procesos del desarrollo que causa que las celulas difieran en apariencias y funciones - Controlada por la Expresión Diferencial del Genoma Células madres: son menos especializadas y pueden formar diferentes tipos de células

22 Levels of Biological Organization Figure 1.3

23 Table 1.2

24 genotipo - se referiere a los alelos que lleva fenotipo - rasgos visibles que resultan de estos alelos Alelo dominante - se expresa aunque el individuo tenga una sola copia Alelo recesivo – se expresa sólo si el individuo tiene dos copias Individuos

25 Familias – compuestas por individuso geneticamente relacionados Pedigrí – un diagrama que se usa para estudiar rasgos en las familias - análisis de genes múltiples - análisis de genes con fuerte componente ambiental. (Cap 4) La Familia

26 Grupo de individuos que se entrecruzan (reproducen) entre si. Piscina genética – la suma de todos los alelos en una población Evolución – cambian las frecuencias alelicas en una población al paso del tiempo (Hardy-Weinberg) Una Población

27 Relaciones evolutivas entre especies reveladas por comparación de genomas hipótesis: a mayor similaridad entre las secuencias, mas reciente la divergencia de un ancestro común 98% - % del secuencias de DNA compartidas entre humanos y chimpance Ratones, nemátodos, pez globo, moscas, levadura, bacterias? Evolución

28 Figure 1.4 Sacharomyces Caenorhabditis Drosophila Ciona Takifugus Mus Pan Homo

29 Mendelianos – determinedos por un solo gene - puede ser predecidos basandose en las leyes de Mendel Multifactoriales – determinedos por one o mas y el ambiente - mucho mas dificil de predecir su recurrencia - la gran mayoría son multifactoriales Rasgos: Mendelianos vs Multifactoriales

30 Figure 1.5 Rasgos: Mendelianos vs Multifactoriales Polidactilia – lobulo de oreja, enrollar la lengua, pecas, barbilla, dedos entrecruzados, Color de pelo – 3 genes y ambiente (sol) Osteoporosis – varios genes mas: ambiente y conducta (fumar, ejercicios, dietas)

31 Genes y Riesgos de Enfermedades Determinismo Genetico: idea de que la expresion de un rasgo heredado es inevitable Etico? Peligroso o Beneficioso según se aplique - Como parte de una política social? - discrimen - Como parte de un estilo de vida? - hacer mejores desiciones La epigenesis contradice esto

32 Múltiples áreas DNA profiling (DNA fingerprinting) - Analiza los SNPs y otras secuencias cortas de DNA (S - Forenses - Historia, ancestros Aplicaciones de la Genética

33 Identificacion de victimas de desastres naturales o antropogénicos (Baby 81) – Asignado 1 pagina Pareo del DNA de sospechosos en escenas criminales Ayudar a individuos a encontrar familiares Forenses - Ej

34 DNA pues revelar o descrubrir detalles historicos - Revealing the offspring of Thomas Jefferson and Sally Hemmings - Revealing the origins of the Jewish Lemba of South Africa Historia y Ancestros

35 Figure 1.7 Figure 1.6Figure 1.7 Historia y Ancestros

36 Farmacogenomica - identifica reacciones de individuos a drogas basado en su genetica Cuidado de Salud

37 Análisis de condiciones mendelianas proveen información util al estudiar otras enfermedades Cuidado de Salud

38 Las enfermedades son descritas en términos de patrones de expresión genética Rastrear la expresion de un génica - puede revelar nueva informacion sobre esta - puede mostrar como estan relacionadas - cosas no obvias para la medicina tradicional Cuidado de Salud

39 Figure 1.7 The Diseasome Asocia enfermedades a patrones de expresión genica Ej: Alz y Cardiacas -Colesterol -Estatina

40 Tratamientos y Pruebas Genéticas Existen pruebas (DTC) para unos 1200 desordenes geneticos - Direct-to-consumer (DTC) The Genetic Information Non-discrimination Act (GINA) - aprobada en EU en el 2008 Información de genomas es util para diseñar tratamientos, vacunas, antibioticos

41 Agricultura Desde siempre la agricultura tradicional a realizado cruces selectivos de plantas y animales Biotecnología – uso de organismos o derivados para producir tecnología y servicios que mejoran la calidad de vida GMO – poseen nuevos genes o genes sobre o subexpresados

42 Figure 1.9

43 Ecologia Metagenomica - implica secuenciar todo el DNA en un habitat - se usa para reconstruir un ecosistema - The Sargasso Sea - The Human Microbiome Project

44 A Global Perspective Genetica y genomica: - Se reproducen y se expanden por todo el globo con su tecnología buscando mejorar la calidad de vida… siempre? El Genoma humano ? - Naciones se enfocan en explotar sus propias particulares fortalezas

45 A Global Perspective Puerto Rico?